10. Расчет режимов резания.

Для расчета и назначения размерных цепей использовались источники [3], [4], [5].

Токарная операция № 025

Заготовка. Штамповка из материала Сталь 40ХН2МА, термическая обработка: закалка, σ_в=950-1200, НВ 330….385

Заготовка закрепляется в специальное токарное приспособлениес упором в левый торец.

В качестве оборудования выбран токарный станок модели 16Б1Ф3

Для условий точения материала Ст40ХН2МА, относящий к группе XIII обрабатываемых материалов (2, с.31), рекомендуется сплав Р9К10.

- Число частот вращения шпинделя z_n=23;

- Предельные частоты n = 12,5 – 2000 1/мин;

- Число подач z_s = 42;

- Пределы продольных подач S_прод=0,07 – 4,16 мм/об;

- Пределы поперечных подач S_попер. = 0,035 – 2,08 мм/об;

- Мощность привода главного движения N_ст=10 кВт.

Операция: подрезать торец, сверлить отверстие, расточить отверстие,

расточить отверстие, проточить канавку, снять фаску, нарезать резьбу.

Назначение глубины резания: t₁=1,3 мм; t₂=5 мм; t₃=2,12 мм; t₄=2,71 мм; t₅=1,25

мм; t₆=0,5 мм; t₇=0,5 мм.

Назначение подачи : при Ra = 3,2; r = 1 мм - S_т1= 0,3 мм/об

S_т3= 0,33 мм/об

S_т4= 0,33 мм/об

S_т2 =0,25мм/об

S_т5= 0,08 мм/об

фаска 1мм- S_т6= 0,09 мм/об

S_т7= 1 мм/об

Поправочные коэффициенты:

№ перехода	Корка	Материал инстр.	Диаметр детали	Материал детали	Термо- обработка	Вид поверх.
1	1	1	0,5	0,78	1	1
3	1	1	0,45	0,78	1	1
4	1	1	0,45	0,78	1	1
5	1	1	0,45	0,78	1	1
6	1	1	0,45	0,78	1	0,7

S₁= =0,117 мм/об

S₃= =0,12 мм/об

S₄= =0,12 мм/об

S₅= =0,03 мм/об

S₆= =0,02 мм/об

Глубина сверления	Жесткость системы	Материал инстр.	Отверстие	Группа подач
0,9	1	1	1	0,75

S₂= =0,17 мм/об

Стандартный ряд подач станка: 0,0742; 0,0787; 0,0834; 0,0884; 0,094; 0,1; 0,105; 0,112; 0,118; 0,125; 0,133; 0,141; 0,149; 0,158; 0,168; 0,178; 0,188; 0,2; 0,212…

Назначение скорости резания: V_т1=12,5 м/мин

V_т2=20 м/мин

V_т3=12,5 м/мин

V_т4=12,5 м/мин

V_т5=20 м/мин

V_т6=20 м/мин

V_т7=1,5 м/мин

Поправочные коэффициенты:

№ ъ перехода	Группа сплава	Материал инстр.	Угол в плане	Вид точения	Вид поверхн.	Диаметр детали	Состояние поверхности	Условия обработ.
1	2,4	1	1	1	1	0,45	0,8	1
3	2,4	1	1	0,65	1	0,18	1	1
4	2,4	1	1	0,65	1	0,18	1	1
5	2,4	1	1	0,5	1	0,18	1	1
6	2,4	1	1	1	0,75	0,4	1	1

V₁= =10,8 м/мин

V₃= =3,5 м/мин

V₄= =3,5 м/мин

V₅= =4,32 м/мин

V₆= =14,4 м/мин

Сплав	Материл инстр.	Отверст.	Условия обработ.	Стойкость	Глубина сверл.
1	0,73	0,9	1	1	0,9

V₂=20×0,59=11,8 м/мин

V₇=1,5×0,5=0,75 м/мин

Число оборотов:

n₁= =143 об/мин

n₂= =375,8 об/мин

n₃= =78,28 об/мин

n₄= =65,76 об/мин

n₅= =75,6 об/мин

n₆= =270,5 об/мин

n₇= =13,2 об/мин

Стандартный ряд чисел оборотов станка: 12,5; 19,845; 25,005; 31,506; 39,698; 50,019; 63,024; 79,41; 100,057; 126,072; 158,851; 200,152; 252,192; 317,762; 960,12; 1209,7; 1524,3; 1920,6…

Пересчитав V_т получим:

V₁=11,97 м/мин

V₂=12,57 м/мин

V₃=3,55 м/мин

V₄=4,2 м/мин

V₅=4,32 м/мин

V₆=16,9 м/мин

V₇=1,1 м/мин

Расчёт основного времени: ₀ =(L₁+L+L₂) / S·n,

L – длина обрабатываемой поверхности, мм

L₁ – величина подвода инструмента, мм

L₂ – величина перебега инструмента, мм

₀₁= 1,01 мин;

₀₂= 0,5 мин;

₀₃= 3,6 мин;

₀₄= 1,8 мин;

₀₅= 0,6 мин;

₀₆= 0,16 мин;

₀₇= 0,6 мин;

Расчет силы резания: Р_z= С_р t ^xp S^yp Vⁿ K_p 10

№ перехода	Ср	х	y	n	Kp
1,3,4,5,6	204	1	0,75	0	0,68

Р_z1=10·204 ∙ 1,3^1,0 ∙ 0,118^0,75 ∙ 1 ∙0,68= 360,7Н

Р_z3=10·204 ∙ 2,12^1,0 ∙ 0,125^0,75 ∙ 1 ∙0,68= 617,6Н

Р_z4=10·204 ∙ 2,71^1,0 ∙ 0,125^0,75 ∙ 1 ∙0,68=789,4Н

Р_z5=10·204 ∙ 1,25^1,0 ∙ 0,0742^0,75 ∙ 1 ∙0,68=242,8Н

Р_z6=10·204 ∙ 0,5^1,0 ∙ 0,0,0742^0,75 ∙ 1 ∙0,68=97,1Н

М_кр=10С_мD^qs^yK_p(для сверления)

С_м=0,041; q=2; у=0,7; K_p=0,68

М_кр=100,04110²0,178^0,70,68=8,09 Нм

Расчёт мощности резания: N_e= (Р_z · V) / 601020

N_e1= =0,07кВт< 10 кВт

N_e3= =0,04кВт< 10 кВт

N_e4= =0,05кВт< 10 кВт

N_e5= =0,02кВт< 10 кВт

N_e6= =0,03кВт< 10 кВт

N_e2=(М_кр n)/9750(для сверления)

N_e2= =0,33кВт< 10 кВт

Станок подходит.

Сверлильная операция№ 030

Заготовка: . Штамповка из материала Сталь 40ХН2МА, термическая обработка: закалка, σ_в=950-1200, НВ 330….385

Приспособление: стандартное.

Оборудование: Сверлильный с ЧПУ 2Р135Ф2

Операция: сверлить отверстие, развернуть отверстие.

Глубина резания: t = 0,5·D при сверлении.

t₁ = 0,5·15,7 = 7,85 мм.

t₁ = 0,5·(16-15,7) = 0,15 мм.

Подача:

S_Т1 = 0,22 мм/об. S_Т2 = 1 мм/об.

Стандартный ряд подач станка 0,1; 0,13; 0,17; 0,22; 0,28; 0,36; 0,48; 0,62; 0,81 мм/об

Согласно стандартному ряду подач станка:

S₁ = 0,22 мм/об; S₂ = 0,81 мм/об

Выбор стойкости инструмента:

Т = 15 мин;

Рассчитаем скорость резания:

Для операции сверления

V_T1 =

C_v = 3,5,

q = 0,5,

y = 0,45,

m = 0,12,

K_мv = 1,105 - коэффициент, учитывающий марку обрабатываемого материала;

K_lv = 1 - коэффициент, учитывающий глубину сверления;

K_иv = 0,3 - коэффициент, учитывающий материал инструмента.

Полный поправочный коэффициент

К_v1 = K_мv ∙ K_lv ∙ K_иv = 1,105 ∙ 1 ∙ 0,3 = 0,33;

V_Т1 = м/мин.

Для операции развёртывания

V_T1 =

C_v = 10,8,

q = 0,6,

y = 0,3,

m = 0,25,

х=0,2

Полный поправочный коэффициент

К_v1 = K_мv ∙ K_lv ∙ K_иv = 1,105 ∙ 1 ∙ 0,3 = 0,33;

V_T2 = м/мин

Частота вращения инструмента:

;

об/мин, примем 97 об/мин

об/мин, примем 392 об/мин

Стандартный ряд чисел оборотов станка: шпинделя 97,140,195,272,392,545,680,960,1360 об/мин

Расчет основного времени

₀ =(L₁+L+L₂) / S·n,

где L₁ – величина подвода инструмента, мм

L₂ – величина перебега инструмента, мм

Для операции сверления

₀₁ = мин

Для операции развёртывания

₀₂ = мин

Рассчитаем крутящий момент М_к и силу резания Р₀.

Для операции сверления

,

где С_м = 0,041,

q = 2,0 ,

y = 0,7,

K_P – коэффициент, учитывающий фактические условия обработки,

K_P = K_РМ ,

K_РМ = - коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой заготовки.

Тогда

Н·м.

где С_р = 143,

q = 1,0 ,

y = 0,7,

Н.

Для операции развёртывания

,

где С_м = 0,106,

q = 1,0 ,

y = 0,8,

х=0,9

K_P – коэффициент, учитывающий фактические условия обработки,

K_P = K_РМ ,

K_РМ = - коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой заготовки.

Тогда

Н·м.

где С_р = 140,,

х = 1,2,

Н.

Рассчитаем эффективную мощность резания

Для операции сверления

< N_cт

< N_cт

Станок подходит.

Фрезерная операция№ 035

Заготовка: . Штамповка из материала Сталь 40ХН2МА, термическая обработка: закалка, σ_в=950-1200, НВ 330….385

Приспособление: специальное - фрезерное.

Оборудование: Обрабатывающий центр Variaxis 630-5x

Операция: фрезеровать поверхность.

Глубина резания: t = 1,5 мм.

Подача на зуб S₀ = 0,06 мм/об.

Стойкость фрезы: Т = 120мин.

Скорость резания V =

C_V = 49,6;

q = 0,15;

x = 0,2;

y = 0,3;

m = 0,14;

u = 0,2;

p = 0,1;

B = 25;

z = 6 – число зубьев фрезы.

K_мv = 1,2 - коэффициент, учитывающий марку обрабатываемого материала;

K_пv = 0,8 - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности;

K_иv = 0,3 - коэффициент, учитывающий материал инструмента.

Полный поправочный коэффициент

К_v = K_мv ∙ K_пv ∙ K_иv = 1,2 ∙ 0,8 ∙ 0,3 = 28;

V = м/мин.

Частота вращения заготовки:

об/мин.

Знаменатель геометрического ряда чисел оборотов станка

φ _v= = = 1,4

Стандартный ряд чисел оборотов станка: 50; 70,98;… 268,912…

Согласно стандартному ряду чисел оборотов станка:

n =137,2об/мин.

Фактическое значение скорости резания

V_ф= π · D· n ·10^-3 = 3,14 · 30 · 137,2 · 10^-3 = 12,9 м/мин

Расчет основного времени

₀ =(L₁+L+L₂) / S·n,

где L – длина обрабатываемой поверхности, мм ;

L₁ – величина подвода инструмента, мм

L₂ – величина перебега инструмента, мм

₀ =

Рассчитаем силу резания P_z

, здесь z – число зубьев.

С_р = 218 х = 0,92 у = 0,78 u = 1 w = 0 q = 1,15

K_p = K_MV = 0,86

Н

Крутящий момент на шпинделе согласно формуле

Н ∙ м

Мощность резания согласно формуле на стр. 444 (4)

кВт < N_c

Станок подходит.

Нормирование операций.

Техническое нормирование предусматривает определение нормы штучно-калькуляционного времени Т_ш.к., которое для серийного производства равно: Т_ш.к.= Т_шт + ,

Т_шт = Т_о + Т_в + Т_т.о. + Т_орг. + Т_отд.

где Т_о – основное время, мин;

Т_в – вспомогательное время, мин;

Т_т.о.- время технического обслуживания, мин;

Т_орг. – время организационного обслуживания рабочего места, мин;

Т_отд – время на отдых и естественные надобности, мин;

Т_п.з. – подготовительно-заключительное время, планируемое на

партию деталей, мин;

N – количество деталей в партии.

Сумму Т_о+ Т_в называют оперативным временем Т_оп., которое учитывает время станочника на все приемы его работы, повторяемые в каждой операции.

Т_о – определяют расчетом в разделе «Назначение и расчет режимов резания»;

Т_в – в зависимости от его характера и содержания принимают по нормативам вспомогательного времени. Оно включает в себя затраты времени станочника на установку и снятие детали, на управление станком и обмер детали. Т_в – определяется по нормативам.

Т_т.о.- исчисляют в процентах от основного времени.

Т_орг. + Т_отд. – исчисляют в процентах от оперативного времени.

Исходя из этого:

Т_шт. = Т_оп. + Т_о + Т_оп. ;

α - процент от основного времени, выражающий время технического обслуживания рабочего места;

β, γ – проценты от оперативного времени, выражающие соответственно время организационного обслуживания рабочего места и время на физические потребности;

Для серийного производства принимаем:

α = 3,5 %; β = 2 %; γ = 5 %;

Подготовительно-заключительное время планируется на партию деталей, определяется по нормативам.

Токарная операция № 025

Т_о = 8,27 мин;

Т_в = 2,64 мин;

Т_т.о. = Т_о = 8,27 · = 0,29 мин;

Т_орг. + Т_отд = Т_оп. = (8,27 + 2,64) · = 0,76 мин;

Т_шт. = Т_оп. + Т_о + Т_оп. = (8,27+2,64) + 0,29 + 0,76 = 11,96 мин;

Т_п.з. = 36 мин;

N =200 деталей в партии;

Т_ш.к.= Т_шт + = 11,96 + = 12,14 мин.

Сверлильная операция 030

Т_о = 0,68 мин;

Т_в = 0,31 мин;

Т_т.о. = Т_о = 0,68 · = 0,02 мин;

Т_орг. + Т_отд = Т_оп. = (0,68 + 0,31)· = 0,07 мин;

Т_шт. = Т_оп. + Т_о + Т_оп. = (0,68+0,31) + 0,02 + 0,07 = 1,08 мин;

Т_п.з. = 23 мин;

N =200 деталей в партии;

Т_ш.к.= Т_шт + = 1,08 + = 1,17 мин.

Фрезерная операция №035

Т_о = 7,7 мин;

Т_в = 0,79 мин;

Т_т.о. = Т_о = 7,7 · = 0,27 мин;

Т_орг. + Т_отд = Т_оп. = (7,7+0,79)· = 0,59 мин;

Т_шт. = Т_оп. + Т_о + Т_оп. = (7,7 +0,79) + 0,27 + 0,59 = 9,35 мин;

Т_п.з. = 40 мин;

N =200 деталей в партии;

Т_ш.к.= Т_шт + = 9,35 + = 9,55 мин.